1.FPGA基于XDMA实现PCIE X4通信方案 提供工程源码和QT上位机程序和技术支持
2.pcie是协议什么协议
3.使用Xilinx IP核进行PCIE开发学习笔记（一）简介篇
4.PCIe协议学习-ASPM和PCI-PM
5.如何从硬件的角度解析PCIE接口之协议简述
6.PCI—E硬件协议

FPGA基于XDMA实现PCIE X4通信方案 提供工程源码和QT上位机程序和技术支持

       探索Xilinx XDMA驱动下的PCIE X4通信：高效工程源码与上位机程序支持

       PCIE（PCI Express）作为高速接口的首选，它的源码串行连接和专用带宽优势让众多行业受益。本文聚焦于基于Xilinx FPGA的协议XDMA技术实现的PCIE X4通信方案，旨在简化设计过程，源码提供实用的协议工程源码和上位机QT程序，以及全方位的源码计算机储存源码技术支持。

       首先，协议XDMA方案巧妙地集成在Xilinx FPGA中，源码简化了驱动安装和上位机开发的协议复杂性。无需担心驱动的源码寻找和编程，我们已将安装驱动和预编译的协议QT上位机程序打包，一键式接入PCIE X4通信，源码让技术新手也能轻松上手。协议我们的源码设计重点在于实际应用，适用于医学、协议军事等高带宽需求的领域。

       方案的核心由三部分组成：FPGA端的PCIe通信处理，驱动程序作为数据交换桥梁，以及上位机的实时测速工具。FPGA端负责构建通信架构和协议实现，驱动程序确保与上位机的无缝通信，而上位机则进行速度测试，验证通信性能。此外，设计中还考虑了外部时钟输入和DDR控制器，以支持读写速度测试的同步操作。

       具体到Vivado工程，我们使用Xilinx xc7atfgg-2 FPGA，搭配Vivado .1开发环境，针对PCIE X4接口进行优化。工程构建完成后，资源消耗和功耗预估也一并提供，助你了解硬件性能。

       驱动安装部分，我们提供详细的操作指南，包括进入测试模式、安装编译好的驱动，以及Windows系统下的驱动选择和安装。附带的驱动源码和测试程序可供深入研究。

       QT测速上位机作为解决方案的亮点，附带源代码和预编执行版本，让你可以直接进行测速验证。我们还展示了测速软件的界面和实验结果，直观呈现通信性能。

       最后，搭建服务源码作为福利，我们提供完整的工程源码，由于文件较大，以网盘链接形式分发，方便下载和使用。只需关注我们的技术分享，你将获得一切所需资源，轻松实现高效PCIE X4通信设计。

pcie是什么协议

       pci -e它是一个串行协议标准，分为三个版本：1.0、2.0、3.0。

       主要区别：

       1、区别就是所能承受的带宽不同，也就是常说的运行速度不同。但是它们之间有高到低兼容，3.0兼容2.0、，2.0兼容1.0。

       2、X表示为通道，也就是个通道，比较多的就是1通道、4通道、8通道、通道。通道数量越高，它的处理速度和性能越强。

       PCI Express总线技术在当今新一代的存储系统已经普遍的应用。PCI Express总线能够提供极高的带宽，来满足系统的需求。PCI-E 3.0规范也已经确定，其编码数据速率，比同等情况下的PCI-E 2.0规范提高了一倍，X端口的双向速率高达Gbps。

扩展资料：

       PCI Express的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X（X2模式将用于内部接口而非插槽模式）。较短的PCI Express卡可以插入较长的PCI Express插槽中使用。PCI Express接口能够支持热拔插，这也是个不小的飞跃。

       PCI Express卡支持的三种电压分别为+3.3V、3.3Vaux以及+V。ardusub源码下载用于取代AGP接口的PCI Express接口位宽为X，将能够提供5GB/s的带宽，即便有编码上的损耗但仍能够提供4GB/s左右的实际带宽，远远超过AGP 8X的2.1GB/s的带宽。

       PCI Express的主要优势就是数据传输速率高，目前最高的X 2.0版本可达到GB/s，而且还有相当大的发展潜力。PCI Express也有多种规格，从PCI Express 1X到PCI Express X，能满足一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。

       PCI-Express最新的接口是PCIe 3.0接口，其比特率为8GT/s，约为上一代产品带宽的两倍，并且包含发射器和接收器均衡、PLL改善以及时钟数据恢复等一系列重要的新功能，用以改善数据传输和数据保护性能。

       像INTEL、IBM、、LSI、OCZ、、三星(计划中)、SanDisk、STEC、SuperTalent和东芝(计划中)等，而针对海量的数据增长使得用户对规模更大、可扩展性更强的系统所应用，PCIe 3.0技术的加入最新的LSI MegaRAID控制器及HBA产品的出色性能，就可以实现更大的系统设计灵活性。

       

参考资料：

百度百科-pci -e

使用Xilinx IP核进行PCIE开发学习笔记（一）简介篇

       这个系列的笔记将持续更新，关注PCIE开发初学者的学习历程。

       近期的项目需求驱动我深入研究PCIE协议，目标是通过FPGA开发一个能与电脑通信的板卡。作为PCIE新手，我发现网络上的资源对于零基础者并不友好，走了不少弯路后，我决定记录下自己的学习心得，以供后续查阅和帮助他人少走错路。

       PCIE协议的复杂性要求我们对它有适当的理解，无需深入研究全部协议细节（其文档量庞大且专业），但也不能过于肤浅。建议从《PCI_Express_Base_Specification_Revision》和《PCI Express System Architecture》开始，前者是ecshop跨境源码接口、包格式和寄存器的实用指南，后者则提供体系结构的全面概述。

       从《PCI Express System Architecture》开始，对PCIE的总体概念有初步认识。PCIE是一种串行通信协议，以高频率的单比特传输解决并行传输在高速下可能遇到的问题。它使用差分信号进行数据传输，没有独立的时钟线，并且系统具有特定的拓扑结构，如CPU通过根聚合体（Root Complex）与外设相连。

       PCIE设备分为root port和endpoint，root port负责数据路由，而endpoint是数据接收和执行命令的终端。理解了这些基本概念后，我们将探讨数据包的传输流程，包括数据包生成、缓冲、链路层添加校验信息，以及物理层编码和解码的过程。

       在使用Xilinx IP核进行开发时，主要工作是实现PCI Express Core Logic Interface，这个接口负责数据格式的转换，将设备核或软件的数据适应IP核的TL层格式。TLP包的组装和拆解也是开发过程中不可或缺的一部分。

       这只是系列笔记的初步介绍，后续章节将深入解析更多细节。如果你在阅读过程中有任何问题，可以通过私信与我交流。欢迎分享和讨论，但请勿进行转贴。

PCIe协议学习-ASPM和PCI-PM

       在深入研究PCIe协议时，ASPM和PCI-PM这两个概念引起了我的关注。ASPM（Active State Power Manager）是一种自动管理技术，当软件启用后，链路两端能根据特定条件自动进入和退出低功耗状态，以节省能耗。相比之下，PCI-PM则通过软件控制芯片的功耗状态，它定义了D0至D3四种状态，针对每个function而非链路。

       PCI-PM的D状态转换过程由下游组件主导，比如从D0到L1状态，上游组件通过Cfg Wr的TLP改变下游function的PMCSR中的状态，然后由下游组件启动链路状态切换。openstack源码获取进入L1状态后，功耗管理软件通过PM_PME消息配置下游组件的PMCSR，设备收到PME_Turn_Off消息后，会停止传输并发送PME_TO_Ack Message。

       ASPM则在D0状态下提供了低功耗方式，设备需在CfgSpace中声明对L0s和L1的支持，以及退出这些状态的延迟要求。ASPM的低功耗状态管理通常由链路两端自行决定，进入和退出条件由设备自行设定。而进入L1状态，只有上游设备可以请求，退出则由两端均可操作，以TLP或DLLP报文启动L0状态转换。

如何从硬件的角度解析PCIE接口之协议简述

       PCIE接口协议解析：硬件视角解析

       在现代计算机硬件设计中，PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) 接口因其高速传输能力而被广泛应用，它是一种全双工串行总线，通过多对高速差分信号传输数据，速度从最初的2.5Gbps发展到现在的Gbps。用户根据需求选择不同lane数量，如X1、X2等，以满足不同的带宽要求。常见的PCIe应用场景涉及Root Complex（根复合体）、Repeater（中继器）和Endpoint（终端设备）的协作。

       Root Complex，作为管理PCIe总线的核心组件，可以是CPU内部或外部组件，负责设备间的通信协调。Repeater在长距离传输中起到信号增强作用，常见为Retimer芯片。Endpoint是连接到计算机系统的设备，分为Root Complex Endpoint和Device Endpoint，各自承担着地址分配和独立工作的任务。

       硬件配置方面，关键信号如REFCLK（提供数据传输的参考时钟）、RESET（初始化信号）和DATA等，其中REFCLK是数据传输的前提条件，而RESET在上电后变为高电平表示初始化开始。其他如CLKREQ、WAKE等也各有其特定功能。

       工作流程包括链路初始化与训练，涉及bit lock、symbol lock等步骤，以及对数据速率、通道宽度等参数的协商。在多设备设计中，每个通道会分配特定编号，并通过状态机如LTSSM（Link Training State Machine）进行操作。

       物理层数据包（PLP）在链路协商中扮演重要角色，如在TS1和TS2有序集中实现通道对齐等。随着PCIe协议的升级，如SRIS技术的引入，对外部时钟源的要求也不断提高，对硬件设计者提出了新的挑战。

       深入理解PCIe接口的硬件原理和技术细节，可以参考《PCI EXPRESS SYSTEM ARCHITECTURE》以及TI官网。若对这一领域有兴趣，可以关注公众号“硬件之道”获取更多资料。

PCI—E硬件协议

       PCIe协议建立在双向序列的1-bit点对点连接基础上，与PCI基于总线控制、共享单向位并行总线不同。作为多层协议，PCIe由对话层、数据交换层和物理层组成，物理层分为逻辑和电气子层，进一步细分为物理代码子层和介质接入控制子层。PCIe插槽包括不同宽度，如x4、x、x1等，每组流水线使用两个单向的低电压差分信号（LVDS），提供更高的电力效率。

       设备之间的连接称为“链接”，形成1组或多组传输通道，最少支援1通道（x1）链接，可以扩展到2、4、8、、个通道。PCIe卡可以在与传输通道相当的插槽上工作，一个支援更多通道的插槽可以建立较少通道，以提供更好的双向兼容性。PCIe卡在单一数据传输通道内传输包括中断在内的全部控制信息，便于与PCI兼容。

       数据传输采用交叉存取，数据条纹特性允许在不同通道上进行连续字节交叉存取，需要复杂的硬件支持同步存取和高数据吞吐量。PCIe使用8B/B编码确保连续1和0字符串的长度符合标准，以防止接收端误读，占用总带宽的%。在PCIe 3.0中，采用B/B编码方式，仅占用1.%的总带宽。

       数据链接层采用按序交换层信息包（TLPs），通过位循环冗余校验码（LCRC）进行数据保护，并使用著名的协议（Ack和Nak信号）进行信息包传输。TLPs通过LCRC校验和连续性校验成为Ack（命令正确应答）或Nak（没有应答）。未应答或逾时的TLPs会被重新传输，存储在数据链接层缓存内，确保不受电子噪音干扰。PCIe对于ACK有规范，接收端必须在一定时间内回应ACK，以实现重新播送缓冲器（Replay Buffer）。

       在传输层，DLLP（数据链接层信息包）用于传送交换层之间的流控制信息和实现电源管理功能。分离交换模式下，数据提交和应答在时间上分离，保证传输通道在目标端设备等待发送回应信息的同时传输其他数据信息。可信性流控制算法使接收端在处理缓存中的TLP后，回送发送端一个比初始值更大的可信信号量，以避免数据传输过程中的数据散射。

       第一代PCIe标称可支援每传输通道单向每秒兆字节的数据传输率。实际传输率取决于数据有效载荷率，受应用程序和协议层的影响。PCI Express与其他高速序列连接系统相似，依赖于传输的鲁棒性（CRC校验和Ack算法）。长时间连续单向数据传输，如高速存储设备，可受益于增加的传输通道。然而，大多数应用程序，如USB或以太网络控制器，会将传输内容拆分成小数据包，强制加上确认信号，降低传输通道效率。

PCIe（三）—— PCIe协议栈，事务层和数据链路层

       PCIe协议栈的分层结构中，事务层（Transaction Layer）定义了与用户交互的所有PCIe操作。这层消息分为Non-Posted（NP），Posted（P）和Completion（Cpl）三类。每个事务（Transaction）在进行时，都会以TLP（Transaction Layer Packet）为单位传输。

       TLP（Transaction Layer Packet）由头部和事务描述符构成。头部包含公共字段，描述事务本身的信息和行为，而事务描述符包括事务ID、消息属性和流量分类。事务ID由Requester ID和Tag组成，用于标识事务源。消息属性的三个比特控制消息处理顺序和缓存一致性。流量分类的三个比特用于将事务分成八个类别，进行流量控制。

       事务层通过TLP头中的字段，如事务ID、消息属性和流量分类，实现消息路由。数据链路层（Data Link Layer）则负责保证TLP的正确传输，通过序列号和CRC校验码确保包的顺序和完整性。控制消息DLLP（Data Link Layer Packet）用于控制，如Ack/Nak和VC（Virtual Channel）流量控制。

       数据链路层通过序列号和CRC校验码进行包的封装和校验，确保数据传输的准确性和完整性。DLLP（Data Link Layer Packet）中DLLP Type指定包类型，CRC用于校验。Ack和Nak消息用于确认接收，而VC流量控制通过信用机制实现，确保链路的有效利用。

       总结，PCIe协议栈中事务层和数据链路层通过TLP、DLLP等机制实现高效、可靠的通信和数据传输。在下篇中，我们将继续探讨PCIe协议栈中的物理层。

PCIe协议学习-AtomicOps和LTR简介

       Atomic Operations (AtomicOps)是PCIe协议中的一种关键操作，用于在设备的memory space中进行读取、修改和写入操作。这些操作被称为“原子操作”，因为它们保证了操作的完整性和原子性，即要么整个过程执行成功，要么都不执行。AtomicOps操作包括FetchAdd、Swap和CAS三种。

       FetchAdd操作首先读取目标地址的值，然后将该值和命令携带的“add”值相加（忽略进位或溢出），将结果写回目标地址，并返回原始读取的值。Swap操作则简单地读取目标地址的值，将命令携带的“swap”值写入目标地址，并返回原始读取的值。CAS操作读取目标地址的值，与命令携带的“compare”值进行比较，如果相等，将“swap”值写入目标地址，并返回原始读取的值。

       设备通过Device Capabilities 2 Register（bit 6-8）声明是否支持AtomicOps以及支持的操作数位宽。此外，设备可以通过Device AtomicOp Egress Blocking bit阻止AtomicOps报文发送给不支持AtomicOps的设备，避免错误处理。

       AtomicOps报文无需保序，简化了数据处理流程。规定了对于switch和RC（Root Complex）的支持要求，如switch需支持所有ports的AtomicOp路由能力，RC需保证不同AtomicOp在操作同一host memory时的原子性，以及RC不同root ports之间的AtomicOp请求路由策略。

       Latency Tolerance Reporting (LTR)机制允许设备告知RC其发送的memory读写请求所需的最大延迟时间，以便RC调整处理策略。LTR Support寄存器位于Device Capabilities 2 Register（bit ），LTR Enable寄存器位于Device Control 2 Register（bit ），此外还有Max Snoop Latency和Max No-Snoop Latency寄存器，表示设备可接受的snoop和no-snoop延迟时间。

       Latency scale定义了不同编码表示的LatencyValue时间。LTR机制要求RC和switch均支持，系统软件使能LTR时，靠近RC的设备需首先使能。不支持LTR或未使能LTR的设备收到LTR消息将视为Unsupported Request。设备在进入低功耗状态前或之前发送过LTR消息并设置延迟约束后，应再次发送LTR消息解除约束。支持LTR机制的Switch需满足设备、向上游发送LTR消息解除约束、不能主动向上游发送LTR消息等约束。

PCIE协议-实战应用2（AER问题）

       在一项涉及双路CPU服务器的项目中，服务器通过PCIe switch扩展出多个端口以支持NIC和GPU设备。然而，遇到一个关键问题——在开机或压力测试时，GPU设备偶尔会出现AER（Advanced Error Reporting）报错，如receiver error、Bad TLP和timeout。理解PCIe Tree以及BDF（Bus Number, Device Number, Function Number）对应关系是解决此问题的关键。

       BDF类似于网络中的IP地址，由三个部分组成，用于唯一标识PCIe设备。在Linux系统中，通过命令lspci -t查看设备的BDF信息，特别是在有PCIe switch的情况下，理解设备链路结构显得尤为重要。通过ls pci -tv命令，可以列出PCIe树上所有设备的BDF，从root port开始分析，如图5所示，树中的每个节点代表不同的设备和端口。

       定位AER问题时，首先要确定是switch还是设备端的问题。例如，如果GPU报RxErr和BadTLP，而switch下行端口无误，那么问题可能出在switch发送给GPU的信号上，经过retimer处理后出现错误。PCIe错误分为Uncorrectable（UE）和Correctable（CE）错误，其中CE可以通过硬件自动处理，需要关注的是RxErr等CE问题，因为它们可能导致数据丢失并对带宽和稳定性有影响。

       针对GPU设备的RxErr问题，调试过程中要考虑的因素包括GPU接口非标导致的信号完整性测试困难、switch参数调节效果不明、供电噪声控制和时钟同步调整等。在实际调试中，不同retimer芯片的配置对问题解决效果有显著差异。此外，还介绍了PCIe均衡系数协商（EQ phase 2）的过程，这是链路训练期间的动态协商，以优化链路质量和数据传输。

       总的来说，深入理解BDF和PCIe Tree结构，结合设备错误类型和调试步骤，有助于定位并解决AER问题，确保PCIe链路的稳定性和性能。